《以C3I系统为例看人工智能技术在现代战争中的应用》

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本科生课程论文

2014 ~ 2015学年 春 学期 现代战争与国防技术 031M0010

以C3I系统为例看人工智能技术在现代战争中的应用

以CI系统为例看人工智能技术在现代战争中的应用

彭勃 3130104395

（控制科学与工程）

3

摘 要：随着人工智能(AI)研究与应用的深入和推广，各先进国家越来越重视Al在军事中的应用。普遍认为，一旦在军事中应用AI技术获得成功，那么相应的军事力量就可在世界上

3

占绝对优势。本文主要以CI系统为例分析人工智能技术在现代战争中的应用及发展趋势

关键词：人工智能技术；现代战争；C3

I系统

1.人工智能技术概述

1.1.简介

在讨论人工智能技术的应用之前，先让我们来简单了解一下所谓的“人工智能技术”。

总的来说，人工智能（Artificial Intelligence）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。它是一门边沿学科，属于自然科学、社会科学、技术科学三向交叉学科。它涉及到的的学科有哲学和认知科学，数学，神经生理学，心理学，计算机科学，信息论，控制论，不定性论，仿生学，社会结构学与科学发展观等。其研究的范围包括语言的学习与处理，知识表现，智能搜索，推理，规划，机器学习，知识获取，组合调度问题，感知问题，模式识别，逻辑程序设计，软计算，不精确和不确定的管理，人工生命，神经网络，复杂系统，遗传算法人类思维方式，以及是机器的自主创造性思维能力的塑造与提升等。 1.2.相关基础技术

人工智能的基本问题是关于知识的获取、表示和利用问题。其基础技术主要包括知识表示技术、搜索推理技术以及系统构成技术。 1.2.1.知识表示技术

知识表示是指知识在计算机中的表示方法和表示形式，它涉及到知识的逻辑结构和物理结构。知识库类似于数据库，所以知识库技术包括知识的组织、管理、维护、优化等技术。对知识库的操作要靠知识库管理系统的支持。显然，知识库与知识表示密切相关。需说明的是，知识表示实际也隐含着知识的运用，知识表示和知识库是知识运用的基础，同时也与知识的获取密切相关。 1.2.2.搜索推理技术

搜索推理技术中包括：（1）推理。主要包括经典逻辑中的谓词逻辑和由它经某种扩充、发展而来的各种逻辑。后者通常称为非经典或非标准逻辑。（2）搜索。所谓搜索，就是为了达到某一“目标”，而连续地进行推理的过程。（3）归纳。所谓归纳技术，是指机器自动提取概念、抽取知识、寻找规律的技术。（4）联想。联想是最基本、最基础的思维活动，它几乎与所有的AI技术息息相关。 1.2.3.系统构成技术

系统构成技术主要研究如何将有关的知识、部件组织成一个高效的问题求解系统，以便在计算机中实现问题的解决。

2. C3I系统在现代战争中的应用

作为人工智能技术中的一种典型的代表，C3

I系统具有很强的人机交互功能，能对地理上分布很广的资源进行统一的管理和协调，或针对当前面临的各种各样问题，提供准确的实时情报，根据现有的情报对问题进行分析，并作出准确决策。C3

I系统已成功应用于军队指挥自动化、空中交通管制、列车自动调度、城市交通管理、电力网输配电控制、民航订票服务、旅馆预约服务、银行电子支付系统、经济信息系统，以及大型工程项目计划协调等领域。与此同时，现在战争中也越来越多的会用到C3I系统。下面我们就将简要介绍C3

I系统在现代战争中的应用情况。 2.1. C3

I系统简介

C3I（Communication，Command，Control and Intelligence systems）系统就是指挥自动化技术系统，是用电子计算机将指挥、控制、通信和情报各分系统紧密联在一起的综合系统。因为指挥（command）、控制（control）、通信（communication）的英文第一个字母都是C和情报（intelligence）

的第一个英文字母是I，所以西方国家又把它简称为“C3

I”系统。

实际上，C3

I系统是美国提出来的，是以美军为代表的军事术语。指挥自动化系统是前苏联提出来的，是以苏军为代表的军事术语。在中国尽管有不同提法和看法，但军界和学术界多数人将C3I系统等同于指挥自动化系统。实际上二者含义相近而不完全相同，但现今只好默认这一事实了。

但是我们必须强调一个事实，即C3

I的本义不单是指“指挥、控制、通信、情报”四个英文单词的第一个字母组成的含义，而实际上口I是“Automated Command ，Control， Communication and Intelligence system”的简称，即自动化指挥、控制、通信和情报系统。C3

I是个泛指的概念，是动态的、模糊的、发展的。C3I的内容不断扩充，其形势也在不断变化。比如C3

I、C4

、C4

I、C3

I-EW、C3

CM到C4

ISIR等。而指挥自动化系统这个术语比较稳定，是个综合性的概念，具有业务上和技术上的综合性。

2.2.现代战争的特点以及其中C3

I系统的应用 2.2.1.现代战争的特点

在列举C3

I系统在现代战争中的应用之前，让我们先来分析一下现代战争中的几个特点。

(1)现代战争的战场结构和作战环境立体化。对现代战争来说，陆上、地下、空间(高、中、低)、岛屿、海面、海底、水下都将是作战的战场。尤其需要指出的是，海、空、天将是未来作战的重中之重。

(2)现代化战争一定是多军(兵)种的联合作战。一般来说，单一军（兵）种是无法完成现代战争中的作战任务的。

(3)现代战争是以信息为基础的高科技较量。毫不夸张的说，现代战争中谁具有信息的主动权谁就能取胜。而信息的主动权是由一系列高科技支持的C3

I系统(包括对抗系统)的运作取得的。

(4)信息攻防战将是未来战争的重要形式。 (5)现代化战争前线和后方将变得十分模糊。随着全方位打击能力的提升，现代战争中，哪里需要进行打击哪里就是“前线”。

(6)现代战争中C3

I系统是敌方打击的重心。这在近年来的几次现代化战争中已经得到了证明。

(7)现代战争都将以“脱离直接接触”的快速性、突然性形式开始。随着各种超视距打击武器的应用，现代战争的开始阶段一般都将是以事先听不

到飞机、枪炮声的距攻击目标达几干千米远距离的形式开始的。

2.2.2.几个C3

I系统应用的实例

(1)海湾战争

海湾战争结束后，世界上许多国家的军界人士，都认为C3

I系统对多国部队来说是功不可没的。美军战后分析原因时指出，海湾战争中多国部队的空中打击，特别是美军的C3

I系统是近代战争史上运用得最成功的一次。进行如此大规模的高技术战争，如果没有先进的C3

I系统作为其军事行动的支柱是无法组织几千架飞机，几百艘军舰，数十万地面部队，实施空、地一体，空、海一体联合作战行动的，也是无法摧毁伊军1300多辆坦克，700余门大炮，900多辆装甲车，从而迅速结束地面战争的；如果没有C3

I系统的保障，是不可能如此轻而易举地击败号称“世界第六空中力量”、“中东军事强国”伊拉克的。例如多国部队的大规模空中袭击所以取得成效，与C3

I系统通过11种45颗轨道卫星和34架预警飞机及时、准确提供瞬息万变的战场信息是分不开的。

(2)“沙漠之狐”行动以及科索沃战争 相比海湾战争，“沙漠之狐”行动和科索沃战争在C3

I系统的应用上明显成熟了很多。

从海湾战争、“沙漠之狐”到科索沃战争，精确制导武器的应用含量逐渐增大，其应用含量达到整个使用武器系统的比例分别为8%、70%、98%以上。而精确打击作战所提出的准确地观测敌我战场态势，精确地快速地获取信息、处理信息，迅速准确地判断敌我双方部队及装备设施和精确地定位被打击目标所处位置，精确地控制己方部队和武器的作战行动，并对各次行动的作战效果作出精确地评估从而确定如何再实施新的打击和作战行动等要求，都是C3

I系统的内涵所在。

又例如，“沙漠之狐”军事行动中，在电子战飞机支援下，用F一16、F一18、EA一6等飞机发射反辐射导弹来摧毁伊方的雷达和地空导弹，再用激光制导炸弹打击伊方。并在F一16战斗机改进后加装了夜间低空导航和红外瞄准系统吊舱、导航星全球定位系统终端及具有摄像机摄像侦察系统等，全面提高了飞机的夜战能力和低空飞行能力。而且高空侦察机性能也大大提高。在禁飞区执行任务的U一25侦察机可监视伊方的一切活动和重要目标。由于美国等有高技术装备的C3

I系统适合昼夜作战，并利用夜色掩护能避开伊拉克和南联盟的

防空火力扬长避短，大大减少了损失。并且每次攻击之后再通过侦察卫星和空中侦察机拍摄的照片快速分析和评价攻击效果。这些都是C3

I系统的典型应用。

表1：美国C3

I系统的分类

类名称 说明 别 WWMCCS 供美国总统和国防部1 全球军事指挥长使用的指挥与控制系统 与控制系统 NMCS 为三军联合指挥官使2 全国军事指挥用的系统 系统 NORAD 北美防为北美大陆航空宇宙 空司令部 防卫司令部使用的系统 3 SACCS 为战略空军使用的系战略空军指挥统 控制系统 OCCSS 是陆军使用的以最新 作战指挥控制技术装备起来的射击控 支援系统 制、防空、情报、电子对 抗、管理支援等诸系统的 合成系统，取代以前的 TOS 4 TFCCC 战术舰海军舰队司令官使用旗指挥系统 的系统 TCO 分析作战预案，确定战术战斗作战作战计划和进行战况分析系统 的战术作战系统(正使用和研制) NTDS 装备于舰船，根据与 海军战术数据其他舰船、飞机的情报交 系统 换进行战术节情报处理， 实施指挥控制(正在运行、 研制) 5 MACCS 分析空战预案，确定海军陆战队航作战计划，进行战况分析空指挥与控制以及对己方飞机实行航空系统 管制和使用防空飞机和地对空导弹进行防空作战的指挥控制系统(正在研制)

2.2.3. C3

I系统在军事行动中的作用归纳

通过分析以上几个案例，我们可以归纳出C3I系统在现代战争中最突出的几个作用：

(1)及时准确的掌握信息，帮助进行决策 随着军队信息化程度的不断提高，及时准确的获取信息已经成了进行军事决策和完成作战任务的重要前提。然而战场情况瞬息万变，当前指挥员用来判断情况，定下决心所需的情报数量也大大增加。应用与现代各种探测，侦察设备相联接的C3

I系统，大大提高了情报信息的时效性。据美军统计，用传统手段只能处理它所获取情报的30%，而建立C3

I系统后，每天能传输20亿以上字符信息，其北美防空司令部的C3

I系统能同时处理2500个空中目标数据。

(2) 能为实施快节奏高效率的指挥提供重要保障

在现代战争中，传统的指挥方式存在效率低，速度慢，错漏多，误差大等明显的问题。而采用了C3

I系统后，这种“人—机”结合的指挥系统可以准确掌握战场信息、进行科学决策、缩短指挥周期。这种作用突出体现在三个方面：一是高速度。由于它从目标探测，情报采集、数据传输，命令下达，跟踪监视，指挥引导到武器控制全过程均实现了自动化，因此指挥速度比传统的手工操作方法提高了几倍，十几倍。据称美国第二代战略C3

I可在3分钟内即可把最高指挥当局的作战命令传达到一线部队。二是高精度。由于C3

I系统所需指挥参数、文字、标号均可以用图形、图象逼真、直观地从荧光屏幕上显示出来。因此，指挥、控制的精确度大大提高。差错率可降到1%以下。三是高强度。如一个“BADGE”指挥控制中心，能同时掌握处理240—330批目标，能同时对100批目标实施拦截指挥。因而能够适应多批次、多层次、高强度作战指挥的需要。

(3) 能协调战场行动，为发挥整体作战效能创造条件

C3

I系统具有航天、航空和地面相结合的立体化、自动化的预警、导航、定位、综合指挥、控制网络等功能，进而可以实现对各种类型、各个方向、各个层次的兵力兵器协调。海湾战争中，以美国为首的多国部队，尽管有28个国家参战，仅空中战场日均出动作战飞机达2000—3000架次；共20个机种，44个机型，在远、中、近、高、中、低空实施大规模空袭，能够实现步调一致，密切协同，互

不碰撞，互不误伤，发挥整体作战效能，其关键因素就是得益于有上述先进的C3

I系统。

(4) 能作出快速反应，是武器威力的倍增器 由于现代袭击武器速度空前增大，例如美国的AGM空地导弹，速度可达每分钟60公里（3马赫），使战斗行动的突然性、节奏感显著增强。如果仅仅靠地面雷达，其天线在5米高度时，目标到50公里处才能发现，此时上述导弹只需50秒即可飞临顶空。而C3I系统在这方面能发挥其作用，它可以在分秒，毫秒，甚至更短时间内，迅速的做出反应。另一方面由于先进的精确制导武器与C3I系统联成了一体，能够精确引导武器有效打击目标。同时也可以通过各种类型的计算机，进行数据快速处理，并使之与决策支持，武器系统有机结合，以缩短武器系统的反应时间。如单炮准备时间可由1分钟缩短到6秒，10门炮射击35个目标可由10分钟缩短到1分36秒。

2.2.4. C3I系统目前存在的问题

作为一种正式应用于军事上不过二十余年的新技术，我认为C3

I目前仍存在以下两点主要的问题：

(1) 由于现代战争中武器作用距离的扩大，指挥员必须将其警戒范围的作用距离扩大到越来越远。据推算：指挥员所关注的区域与他的或敌方的武器距离呈二次函数的关系，通常，所跟踪事物数目与区域成线性关系增加。这样，便要求在警戒区域提供越来越多的传感器。而且必须将它们所产生的混合数据处理成单一普通的环境感觉。可以预见：通信管理问题可能会成为C3

I研制项目中有待解决的最棘手问题。

参考文献

[1] 董旭，《导弹技术阵地C3

I系统的设计与实现》，哈尔滨工程大学，工程硕士学位论文，2012.5.12

[2] 封锦昌，《现代高科技战争特点看C3

I系统技术的应用与发展》，信息产业部电子第5研究所，《Radio Communications Technology》，1996 Vol.25 No.6

[3] I.M.里奇&C.J.埃德蒙兹，《人工智能在军事指挥与控制系统中的应用》

[4] 张征尔，《C3

I系统在军事行动中的作用》，《军事系统工程》，1997年第4期

[5] 刘平，《未来十年美国C3

I系统的发展及应用》，电子工业部第五十四研究所

(2) 因为C3

I系统是军队战斗力的这样一个重要部分,且通信设施的位置是十分公开的,所以可以预料它会受到攻击、最明显的是干扰或阻断它的通信环路,这就致使指挥控制系统本身正在变得更脆弱。可见,千扰和抗干扰将是增强C3

I系统强度方面的关键问题。

2.2.5. C3I系统的发展趋势

(1)生存能力的大幅度提高。现代化战争中C3

I系统是敌方攻击的主要目标。在技术上增强C3

I系统的生存能力的研究势在必行。C3

I系统的生存能力包括C3

I系统的抗毁性、可靠性、电子对抗能力、信息防攻击能力、防电磁泄露能力等。

(2) 软件是C3I系统的灵魂,无论是C3

I系统还是现代化武器装备都有丰富的软件。所以在未来的军事信息化进程中，除了对网络、文电、图形图像、数据库、多媒体的深入应用研究外,还特别要进行软件质量、软件评测技术的研究。

(3) C3

I系统的成本会逐步降低。为了节约口C3I系统综合建设的开支,各国都十分重视原型试验系统和试验基地的建设研究及系统模拟仿真技术研究。这也意味着在不久的将来C3I系统的成本将降低到一个可以大范围普及的程度。

(4)空间战将是未来C3

I系统的一个重点发展方向。综合防空、立体防空和反空袭的技术研究及发展精确制导武器系统是必然的趋势，与之密切相关的C3

I系统也将在这方面有长足的额发展。这里包含有三个内容：一是对敌方的武器系统和发射系统进行远方精确打击；二是对来袭的敌武器系统进行空中拦截摧毁；三是对未能拦截的落入我方的敌武器系统能有抗毁措施以减少损失。

[6] 杨秀珍，潘泉，徐乃平，戴冠中，《战场环境下C3

I系统效能研究》，《火力指挥与控制》，2000年3月，第1期 [7] 杨瑞平，黄忠刚，郭齐胜，《C3

I系统在装甲作战仿真中的应用》，《火力指挥与控制》，2004年12月，第6期

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/pur7.html